专利名称:模型旋翼飞机的旋翼叶片以及制造旋翼叶片的方法
技术领域：
本发明涉及一种模型旋翼飞机的旋翼叶片，以及一种制造所述旋翼叶片的方法。
技术背景
作为传统旋翼飞机的实例，列举了直升飞机、旋升飞机、旋翼直升机、旋翼式螺旋桨飞机等。
具体地，例如，无线电控制的直升飞机是模型旋翼飞机的一个典型实例。
如同在真实(全尺寸)的直升飞机中，无线电控制的直升飞机设有驱动源(例如， 引擎)，以及所述驱动源的驱动力允许无线电控制的直升飞机在空气中飞翔，以及控制无线电控制的直升飞机的运行。
作为一个实例，在公开号为H06-091059的未审查的日本专利申请中陈述的无线电控制的直升飞机包括主旋翼和尾旋翼。通过至少控制所述主旋翼和所述尾旋翼的旋转来实现对无线电控制的直升飞机的飞行和运行控制。
主旋翼包括用于使飞机主体盘旋的叶片。尾旋翼包括用于反作用于所述主旋翼的旋转力而阻止飞机主体沿逆方向旋转的叶片。
专利文献1 公开号为H06-091059的未审查的日本专利申请。
发明内容
本发明待解决的问题
如上面所描述的，作为模型旋翼飞机的一个典型实例的无线电控制的直升飞机的操作原理与真实直升飞机相同。同时，例如，无线电控制的直升飞机迷通常在无线电控制的直升飞机中寻求与真实直升飞机接近的真实性(例如，重量感及厚重感)。
然而，在真实性方面，无线电控制的直升飞机不可避免地具有劣势，部分原因是与真实直升飞机相比，其在尺寸上较小。
此外，由于在无线电控制的直升飞机中需要使用更轻量的材料，所以在真实直升飞机中所使用的材料实际上不能总是用在无线电控制的直升飞机中。这也被认为是损害无线电控制的直升飞机的真实性的一个因素。
由例如碳纤维、玻璃纤维或木材(轻木)构成的无线电控制的直升飞机的旋翼叶片是普遍的。由于这些材料的轻重量和高强度，它们适合用作无线电控制的直升飞机的旋翼叶片的材料。这些材料不仅适合用作无线电控制的直升飞机的旋翼叶片的材料，而且它们通常还适合用作模型飞机(例如，无线电控制的飞机)的机翼的材料。
另一方面，当无线电控制的直升飞机的旋翼叶片由例如碳纤维、玻璃纤维或木材 (轻木)构成时，获得如同真实直升飞机中的真实性是困难的，从而不能满足无线电控制的直升飞机迷的要求。
考虑到上述问题，做出本发明，并且本发明适用于模型旋翼飞机。本发明的一个目的是提供一种接近于真实旋翼飞机真实性的旋翼叶片，以及一种制造所述旋翼叶片的方法。
用于解决所述问题的装置
为实现上述目的而做出的根据本发明的第一方面的旋翼叶片(模型旋翼飞机的旋翼叶片)通过辊轧成形由具有细长的圆柱形形状和期望尺寸的铝合金管制成，在所述辊轧成形中，当通过进给铝合金管的进给器来进给铝合金管时，从相对的两个方向施加压力至铝合金管。所述铝合金管被辊轧成形，使得从所述铝合金管的一个纵向末端观察的其横截面具有翼型(airfoil)截面形状，以及一体式的中空结构形成在铝合金管内部。在例如无线电控制的直升飞机中，该旋翼叶片可被用作主旋翼(主旋翼叶片)以及尾旋翼(尾旋翼叶片)。
铝合金是主要由铝组成的合金。铝本身重量轻并且软，并且例如当与铜、锰、硅、 镁、锌、镍等成合金时，其变为高强度金属材料(铝合金)。所述铝合金是模型旋翼飞机(特别地，无线电控制的直升飞机)的旋翼叶片的一种优选材料，因为铝合金的重量轻且强度高，以及由于其金属成分提供金属所特有的重量感及厚重感。
然而，铝合金的比重大于例如碳纤维、玻璃纤维、木材(轻木)等的比重。因而，当使用铝合金时，仍出现重量方面的问题。特别地，如果仅将铝合金用作模型旋翼飞机的旋翼叶片材料，由于模型旋翼飞机的重量，使该模型旋翼飞机飞翔将是困难或者是不可能的。
关于这方面，由于旋翼叶片是通过铝合金管(即，由铝合金构成的管状材料)的成形来构造的，根据本发明的第一方面的旋翼叶片具有中空结构(其内部具有空腔)。具体地，一体式的中空结构形成在旋翼叶片的内部。
换句话说，由于旋翼叶片的内部是中空的以及该中空部分被配置为不包括金属 (铝合金)，所以可显著降低整个旋翼叶片的重量。相应地，可解决与重量相关的上述问题。
此外，由于本发明的第一方面的旋翼叶片是基于铝合金管成形的，所述旋翼叶片具有无缝的单层结构(一体式结构)，其保证了足够的强度。
另外，在制造工时和制造成本方面，所述旋翼叶片是非常有利的，因为上述中空结构和单层结构(一体式结构)是通过一个非常简单的构造来实现的，在所述构造中，初始的中空(圆柱体)铝合金管被成形加工。简而言之，可压缩制造工时和制造成本。对于铝合金管的长度、壁厚、横截面尺寸等，可根据安装所述旋翼叶片的模型飞机的尺寸等来选择， 从而符合模型旋翼飞机的旋翼叶片所要求的翼型截面形状的长度和尺寸(面积)。对于翼型截面形状，限定了标准或准则。因而，旋翼叶片的翼型截面可被确定以与所述标准或准则一致。
如上面所描述的，本发明的第一方面的旋翼叶片被配置为如此轻量，以用在模型旋翼飞机(例如，无线电控制的直升飞机)中且没有问题，并且还被配置为提供重量感及厚重感。因而，根据使用本发明的第一方面的旋翼叶片的模型旋翼飞机，获得了接近真实旋翼飞机的真实性，并且例如可满足无线电控制的直升飞机迷的要求。此外，可实现以较低成本来制造模型旋翼飞机。
根据本发明的第二方面的旋翼叶片使用模具通过压制成形由具有细长的圆柱形形状和期望尺寸的铝合金管制成，使得从铝合金管的一个纵向末端观察的其横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在铝合金管内部。例如在无线电控制的直升飞机中，该旋翼叶片可被用作主旋翼(主旋翼叶片)以及尾旋翼(尾旋翼叶片)。[0025]本发明的第二方面的旋翼叶片是使用模具由铝合金管压制成形的；以及，如同本发明的第一方面的旋翼叶片，所述旋翼叶片具有中空结构，以实现显著的重量减小。根据本发明的第二方面的旋翼叶片，所述旋翼叶片可用在模型旋翼飞机(例如，无线电控制的直升飞机)中且没有问题，并且还可提供如同本发明的第一方面的旋翼叶片的重量感及厚重感。因而，模型旋翼飞机可获得接近于真实旋翼飞机的真实性。
本发明的旋翼叶片可由具有两个纵向末端为闭合的结构的铝合金管来形成。当所述铝合金管成形加工时，由于铝合金管内部体积的减少，内部压力可上升。在所述情况中， 压力从铝合金管的内部(从旋翼叶片的内部)朝外施加，从而可允许旋翼叶片变得可抵抗多余的外部压力。换句话说，由于旋翼叶片的内部空气压力，旋翼叶片可被配置得不易变形，即使在完成制造后施加可造成旋翼叶片产生不必要变形的任何外力时也不易变形。此外，甚至在由于多余的外力导致旋翼叶片部分产生凹陷的情况中，内部空气压力可用作回复力，以允许凹陷的部分回复至其初始正常形状。
本发明的第三方面是一种制造模型旋翼飞机的旋翼叶片的方法。该方法包括以下步骤将具有期望尺寸的细长的圆柱形铝合金管辊轧成形，使得从铝合金管的一个纵向末端观察的其横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在铝合金管内部。上述方法包括通过进给铝合金管的进给器来进给铝合金管的步骤，以及从相对的两个方向施加压力至铝合金管的步骤。
根据所述制造方法，如上面所描述的本发明的旋翼叶片可通过一个简单过程来制造。相应地，可压缩制造工时和制造成本。
本发明的第四方面的制造方法是一种制造模型旋翼飞机的旋翼叶片的方法。该方法包括以下步骤使用模具将具有期望尺寸的细长的圆柱形铝合金管压制成形，使得从铝合金管的一个纵向末端观察的其横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在铝合金管内部。
根据所述制造方法，如上面所描述的本发明的旋翼叶片可通过一个简单过程来制造。相应地，可压缩制造工时和制造成本。
此外，在本发明的制造方法中，旋翼叶片可通过使用两个纵向末端为闭合结构的铝合金管来形成。根据所述方法，可获得上述允许旋翼叶片变得可抵抗多余的外部压力的效果。
图1是本实施方案的无线电控制的直升飞机1的外部视图。
图2A是示出了本实施方案的主旋翼叶片fe的外观的视图。
图2B是示出了本实施方案的主旋翼叶片fe的侧截面的视图。
图3是示出了一种制造本实施方案的主旋翼叶片fe的方法(一种通过辊轧成形的制造方法)的视图。
图4是示出了本实施方案的主旋翼叶片fe的重量特性的视图。
图5是示出了一种制造本实施方案的主旋翼叶片fe的方法(一种通过压制成形的制造方法)的视图。
图6是示出了另一种制造主旋翼叶片fe的方法(辊轧成形或压制成形)的视图。[0039]参考数字说明
1··.无线电控制的直升飞机; 2…飞机主体； ；
3…腿部；
4…尾管
5…主旋翼；
5a…主旋翼叶片;
6…尾旋翼；
6a...尾旋翼叶片；
7…尾翼；
8…输出轴；
9…旋转轴；
10…铝合金管；
11...铝合金板。
-种制造方法，其中旋翼叶片通过使用铝合金管来形成，该铝合金管的两个纵向
末端是闭合的结构.
具体实施方式
下文参考附图来描述本发明的各实施方案。
[第一实施方案]
图1是示出了应用本发明的作为模型旋翼飞机的典型实例的无线电控制的直升飞机的一个实施例的外部视图。在图1中，页面的左侧表示前侧，页面的右侧表示后侧，页面的上侧表示上侧，以及页面的下侧表示下侧。
图1中示出的无线电控制的直升飞机1主要由飞机主体2、腿部3、尾管4、主旋翼 5、尾旋翼6和尾翼7组成。
尽管未在附图中示出，生成驱动力的引擎、执行各种控制的控制装置等被安装在飞机主体2的下前部中。
腿部3被设置在飞机主体2下方，并且被配置为当落地(着陆)时支撑飞机主体 2。
主旋翼5包括输出轴8，沿近似竖直方向向上延伸并且被引擎驱动以旋转；以及， 一对主旋翼叶片fe、5a。主旋翼叶片5^如被安装至输出轴8，并且随着输出轴8的旋转而旋转以实现上升。
尾旋翼6被设置在尾管4的后末端侧上，并且包括旋转轴9，在图纸的正面/背面方向上延伸；以及，一对尾旋翼叶片6a、6a。尾旋翼叶片6a、6a可旋转地绕旋转轴9安装。 尾旋翼6以与主旋翼5的旋转同步的方式旋转，以使随着主旋翼5的旋转而生成的扭矩(偏航角)最小化，并且用作飞机主体2的运行的稳定器。
尾翼7被设置为例如改进可控制性。
图2A是示出了本发明的主旋翼叶片fe的外观的视图。图2B是示出了本发明的主旋翼叶片5a的侧截面的视图。图2B中示出的侧截面是在图2A的箭头X的方向上的一个视图。换句话说，图2B是从主旋翼叶片如的一个纵向末端观察的横截面视图。在图2A 中，L表示叶片长度，以及W表示叶片宽度。
如图2B中所示，主旋翼叶片fe具有翼型截面形状。由于翼型截面形状是公知的， 所以这里省略了其详细解释。[0053]具体地，本实施方案的主旋翼叶片fe由铝合金制成，并且被配置为其内部具有图 2B中所示的空腔。简言之，主旋翼叶片如具有中空结构。
随后，参考图3来解释一种制造如上的本发明的主旋翼叶片fe的方法。在图3中， 页面的上侧表示上侧，以及页面的下侧表示下侧。
本实施方案的主旋翼叶片fe基于圆柱形铝合金管10来制造。
在图3中，示出了铝合金管10的侧截面。沿图纸的正面/背面方向，铝合金管10 具有与叶片长度L(参看图2A)相同的长度。例如，依照叶片宽度W(参看图2A)来确定铝合金管10的直径和壁厚。
在本实施方案的制造方法中，图3中示出的铝合金管10通过辊轧成形来形成，使得铝合金管10的截面变为翼型截面形状。更具体地，通过进给器(未示出)来进给铝合金管10，并且当调整压力时，从上方和下方将压力施加至铝合金管10。因而铝合金管10以在竖直方向被挤压的方式被成形为叶片形状。所述辊轧成形可通过一个进给铝合金管10的操作来完成，或者可通过多个进给操作来完成。在后者的情况中，铝合金管10可通过多个成形过程来逐渐成形为叶片形状。
图4是示出了本实施方案的主旋翼叶片fe的重量特性的视图。
这里，分别由不同材料制造的五种主旋翼叶片被制备作为样品(1)-(5)，以及彼此之间比较其重量。样品(1)和( 是应用本发明的实施例(下文中还分别称为本发明实施例1和2)，以及样品(3)-(5)是比较例(下文中还称为比较例1、2和3)。样品(1)-(5)的主旋翼叶片具有标准的570mm的旋翼长度L和50mm的旋翼宽度W。此外，翼型截面形状也是标准的。
本发明实施例1(样品(1))的主旋翼叶片使用壁厚t为0.8mm以及重量为130g 的铝合金管10来制造。
本发明实施例2(样品O))的主旋翼叶片使用壁厚t为1.0mm以及重量为160g 的铝合金管10来制造。
比较例1 (样品(3))的主旋翼叶片使用实心铝合金材料来制造。也就是说，比较例1的主旋翼叶片与本发明实施例1和2中的那些主旋翼叶片的相同之处在于使用了铝合金，而不同之处在于被配置为不具有中空结构。比较例1的所述主旋翼叶片具有400g的重量。
比较例2 (样品G))的主旋翼叶片由碳纤维制造，传统上碳纤维普遍作为例如无线电控制的直升飞机的旋翼叶片(主旋翼叶片)的材料。比较例2的所述主旋翼叶片具有 120g的重量。
比较例3 (样品(5))的主旋翼叶片由木材(轻木)制造，所述木材(轻木)也是普遍作为无线电控制的直升飞机的旋翼叶片(主旋翼叶片)的一种材料。比较例3的主旋翼叶片整体被作为涂层材料的膜所覆盖。比较例3的所述主旋翼叶片具有140g的重量。
如从图4所理解的，由实心铝合金材料制成的主旋翼叶片fe在重量方面是有问题的(参看样品3)。也就是说，简单地采用铝合金作为主旋翼叶片fe的材料将导致超重，由此对于无线电控制的直升飞机1在空气中飞翔将是困难的或者不可能的。
在这点上，在本实施方案中，通过对圆柱形铝合金管10成形加工，主旋翼叶片fe 被配置为具有中空结构，以及如图4的发明实施例1和2中所示，显著地减小了整体重量。结果，本发明实施例1和2的主旋翼叶片具有几乎等于由传统普遍使用材料制成的主旋翼叶片的重量(例如由比较例2(样品G))中示出的碳纤维制成的主旋翼叶片以及由比较例 3(样品(5))中示出的木材(轻木)制成的主旋翼叶片)。因而，本发明的主旋翼叶片(本发明实施例1和2的主旋翼叶片)可足以用作无线电控制的直升飞机1的主旋翼叶片5a。 由于应用本发明的主旋翼叶片fe通过铝合金管10的成形来制造，所以主旋翼叶片fe具有无缝的单层结构(一体式结构)并且也具有足够的强度。自然地，本发明可被应用为无线电控制的直升飞机1的尾旋翼叶片6a。
根据本实施方案的主旋翼叶片5a，获得了铝合金所特有的(金属所特有的)真实性(重量感及厚重感)，以及可为无线电控制的直升飞机1提供接近于真实直升飞机的真实性。因而，可满足无线电控制的直升飞机迷的需求。具体地，可满足从无线电控制的直升飞机1中寻求接近于真实直升飞机的真实性的无线电控制的直升飞机迷的需求。
在本实施方案的主旋翼叶片fe中，制造工时和制造成本可被压缩，因为上述中空结构和单层结构(一体式结构)是通过非常简单的构造来实现的，其中原本中空的(圆柱形)铝合金管10被加工成形。此外，由于中空结构，可限制所使用的材料量，这可有助于减少C02排放，C02排放已成为近年来的问题。
[第二实施方案]
下面，参考图5来描述本发明的第二实施方案。
第二实施方案与第一实施方案类似，原因在于主旋翼叶片fe通过处理铝合金管 10来制造，如图5中所示。另一方面，第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于，主旋翼叶片fe是通过压制成形来制造的。
简言之，在第二实施方案中，具有期望尺寸的铝合金管10使用模具进行塑性加工，以制造主旋翼叶片fe。基于铝合金管10通过塑性加工来制造主旋翼叶片fe使得制造具有中空结构和单层结构(一体式结构)的主旋翼叶片fe是可能的，如同第一实施方案的示例。
在第二实施方案中的压制成形的实例中，与第一实施方案的辊轧成形的实例相比，由于压制成形的特性，主旋翼叶片fe可在较短的时间中制造。
[第三实施方案]
下面参考图6来描述本发明的第三实施方案。
在第三实施方案中，主旋翼叶片fe通过铝合金板11的成形加工来制造，如图6中所示。
图6示出了铝合金板11的侧截面。在图纸的正面/背面方向上，铝合金板11具有与叶片长度L(参看图2A)相同的长度。铝合金板11的宽度尺寸依照叶片宽度W(参看图2)和叶片截面的外部长度来确定。
然后，通过辊轧成形或压制成形，如图6中所示的铝合金板11被成形为翼型截面形状。在铝合金板11被成形为翼型截面形状后，铝合金板11的长侧IlaUla被粘合在一起。
根据第三实施方案，可制造如同第一实施方案的示例的具有中空结构的主旋翼叶片fe。因而，可能提供如此轻量的主旋翼叶片fe以应用于无线电控制的直升飞机1，以及还提供铝合金所特有的(金属所特有的)真实性(重量感及厚重感)。[0080]尽管本文前面描述了本发明的各实施方案，但是本发明不限于上述实施方案，而是可在本发明的技术范围内采取多种形式。
例如，本发明可被应用于所有类型的模型旋翼飞机。具体地，本发明可应用于旋升飞机、旋翼直升机、旋翼式螺旋桨飞机等的旋翼叶片。
铝合金管10不限于圆柱形管。例如，主旋翼叶片fe可由截面为矩形且管状的铝合金管制造。在一些情况下，主旋翼叶片如可由截面为三角形且管状的铝合金管制造。替代地，铝合金管10的截面可以是梯形的，并且任何通常可用的铝合金管都可用作材料。
尾旋翼叶片6a也可具有如同主旋翼叶片fe的翼型截面形状。从而，本发明还可应用于尾旋翼叶片6a的制造。
在上述实施方案的主旋翼叶片fe中，可执行热处理。通过执行热处理，可增大例如强度。
在上述实施方案的主旋翼叶片fe中，可执行电镀处理。通过执行电镀处理，例如可提高防腐蚀性。此外，可获得更光滑以及更有光泽的成品表面，这可增加更多的价值。所述更光滑的成品表面可在叶片旋转时阻止叶片周围的空气流出现紊流，从而增强作为旋翼叶片的主要功能。
不必说，一些工艺例如表面抛光、涂漆以及使用膜的表面涂覆都可被应用至上述实施方案中的主旋翼叶片如。
在上述第一和第二实施方案中，可使用两个纵向末端都闭合(其内侧气密密封) 的铝合金管10。在所述情况中，非常小的气孔可被设置在铝合金管10的侧壁上，使得在处理时铝合金管10内部的空气可向外逸出。然后，具有非常小的气孔的铝合金管10可被成形为主旋翼叶片如的形状。所述处理可阻止内部空气压力过度增大，这便于处理并且防止主旋翼叶片fe由于内部过大的空气压力而变形。然而，在内部空气压力增大的情况中也存在一个优势，这将在下文描述。
另一方法是可能的，其中在低温下处理铝合金管10，以仅在处理期间抑制铝合金管10内部的空气压力的增大，而非在铝合金管10的侧壁上设置非常小的气孔。根据所述方法，防止在处理期间内部空气压力过度增大，从而便于所述处理。当使处理过的铝合金管 10在处理后处于常温时，随着温度从低温至常温的升高，内部空气压力可能会增大。
使用其内部气密密封状况的铝合金管10可能具有如下优势
具体地，当铝合金管10被塑性加工为主旋翼叶片fe的形状时，内部压力通过主旋翼叶片fe内部体积的减小可增大。在所述情况中，压力从主旋翼叶片fe的内部朝外施加， 从而可允许主旋翼叶片如具有抵制多余的外部压力的抵抗力。换句话说，即使在主旋翼叶片5a被制造之后外力以使得主旋翼叶片fe产生不必要变形的方式被施加，内部空气压力也能使得主旋翼叶片如不会轻易变形。此外，即使在主旋翼叶片fe的一部分由于多余的外力而出现凹陷的情况下，内部空气压力可充当回复力，以可能地允许凹陷部分回复至其初始正常形状。在所述情况中，处理(例如，热处理、电镀处理等)可在主旋翼叶片如上执行。此外，可执行表面抛光、喷漆、使用膜的表面涂覆等。
在上述实施方案中，在制造主旋翼叶片fe之后，可增加这样一个过程，其中，增大中空部分的空气压力，同时主旋翼叶片如的两个纵向末端被闭合，以允许中空部分具有气密密封的结构。
权利要求
1.一种模型旋翼飞机的旋翼叶片，所述旋翼叶片通过辊轧成形由具有细长的圆柱形形状和期望尺寸的铝合金管制成，在所述辊轧成形中，当借助于进给所述铝合金管的进给器来进给所述铝合金管时，从相对的两个方向施加压力至所述铝合金管，其中所述铝合金管被辊轧成形，使得从所述铝合金管的一个纵向末端观察到的该铝合金管的横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在所述铝合金管内部。
2.—种模型旋翼飞机的旋翼叶片，所述旋翼叶片使用模具通过压制成形由具有细长的圆柱形形状和期望尺寸的铝合金管制成，使得从所述铝合金管的一个纵向末端观察到的该铝合金管的横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在所述铝合金管内部。
3.如权利要求
1或2所述的旋翼叶片，所述旋翼叶片由具有两个纵向末端为闭合结构的所述铝合金管形成。
4.一种制造模型旋翼飞机的旋翼叶片的方法，该方法包括如下步骤将具有期望尺寸的细长的圆柱形铝合金管辊轧成形，使得从所述铝合金管的一个纵向末端观察到的所述铝合金管的横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在所述铝合金管内部，所述步骤包括借助于进给所述铝合金管的进给器来进给所述铝合金管的步骤；以及从相对的两个方向施加压力至所述铝合金管的步骤。
5.一种制造模型旋翼飞机的旋翼叶片的方法，该方法包括如下步骤通过使用模具将具有期望尺寸的细长的圆柱形铝合金管压制成形，使得从所述铝合金管的一个纵向末端观察到的所述铝合金管的横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在所述铝合金管内部。
6.根据权利要求
4或5所述的制造方法，其中使用具有两个纵向末端为闭合结构的所述铝合金管形成所述旋翼叶片。
专利摘要
一种通过辊轧成形构造的旋翼叶片，在所述辊轧成形中，当通过进给所述铝合金管的进给器来进给具有期望尺寸的、细长的圆柱形铝合金管时，从相对的两个方向施加压力至所述铝合金管。更具体地，所述旋翼叶片通过辊轧成形所述铝合金管来构成，使得从所述铝合金管的一个纵向末端观察到的其横截面具有翼型截面形状，以及一体式的中空结构形成在所述铝合金管内部。
文档编号B64C27/467GKCN102333695SQ201080009412
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月26日
发明者山田正明 申请人:山田正明导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan